漫反射(diffuse reflection)

漫反射(diffuse reflection)


整理来至《GPU编程与CG语言之阳春白雪下里巴人》

一、原理

粗糙的物体表面向各个方向等强度地反射光,这种等同地向各个方向散射的现象称为光的漫反射(diffuse reflection)。产生光的漫反射现象的物体表面称为理想漫反射体,也称为朗伯(Lambert)反射体。

环境光:

漫反射(diffuse reflection)_第1张图片

方向光:


漫反射(diffuse reflection)_第2张图片

Lambert 光照模型

漫反射(diffuse reflection)_第3张图片

二、shader

/*------------------------漫反射与Lambert模型 ------------------
*环境光(UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT)和方向光(Directional Light)
*
*/

Shader "JQM/diffuse" {
	Properties
	{
		_MainColor("MainColor" , Color) = (1,1,1,1)
		_MainTex("MainTex" , 2D) = "white"{}
	}
	SubShader {
		Pass
		{
			Tags { "RenderType"="Opaque" }
			LOD 200
		
			CGPROGRAM
			#pragma vertex vert
			#pragma fragment frag

			float4 _LightColor0;//第一个平行光的颜色
			float4 _MainColor;
			sampler2D _MainTex;
			
			struct Input 
			{
				float4 pos:POSITION;
				float4 normal:NORMAL;
				float2 uv:TEXCOORD0;
			};

			struct Output
			{
				float4 pos:SV_POSITION;
				float4 normal:NORMAL;
				float2 uv:TEXCOORD0;
				float3 pos_world:TEXCOORD1;
			};

			Output vert(Input v)
			{
				Output o;
				o.pos = mul(UNITY_MATRIX_MVP, v.pos);
				o.uv = v.uv;
				o.normal = normalize(v.normal);
				o.pos_world = mul(_Object2World, v.pos);
				return o;
			}

			float4 frag(Output o):COLOR
			{
				float4 color;

				float3 Kd = tex2D(_MainTex, o.uv).xyz;
				
				color = UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT;// + float4(0.5,0.5,0.5,1.0);

				//法线
				float3 normalDir= mul(float4(o.normal.xyz,0),_World2Object).xyz;//向量和顶点转到世界空间的运算不一样
				normalDir = normalize(normalDir);

				//光源方向
				//float3 lightDir = -normalize(o.pos_world-_WorldSpaceLightPos0.xyz);//与位置有关系
				float3 lightDir = normalize(_WorldSpaceLightPos0.xyz);//与位置无关系

				//1.计算环境光
				float3 ambient  = Kd*UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT;

				//2.计算方向光漫反射
				float3 diffuse=Kd*_LightColor0*max(0.3,dot(normalDir,lightDir)) * _MainColor;
				color.xyz = ambient + diffuse;
				
				color.w = 1;
				return color;
			}

			ENDCG
		} 
	}
		
	FallBack "Diffuse"
}

漫反射(diffuse reflection)_第4张图片


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